Зарядные трансформаторные устройства для автомобильных аккумуляторов: Трансформаторные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов в России

Создан 06 окт.

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Использование автомобильного зарядного устройства

Частые короткие поездки с постоянными остановками и пусками сделают ваш аккумулятор очень много работать, особенно зимой при обогреве, Фары , окна с подогревом и дворники могут работать большую часть времени.

В конце концов, потому что больше Текущий сливается из аккумулятор чем генератор можно поставить обратно, аккумулятора не хватит заряда, чтобы повернуть пусковой двигатель . Батарея в таком состоянии увольнять как говорят плоский .

А плоский аккумулятор можно избежать, если у вас есть зарядное устройство — относительно дешевый, но стоящий аксессуар.

Использует сетевой ток для замены потерянной батареи. заряжать через положительный и отрицательный ведет этот клип к соответствующему батарейных столбов .

Как зарядить аккумулятор

Средняя емкость автомобильного аккумулятора составляет около 48 ампер-часов, что означает, что при полной зарядке он обеспечивает 1 ампер в течение 48 часов, 2 ампер в течение 24 часов, 8 ампер в течение 6 часов и так далее.

Базовое зарядное устройство обычно заряжается примерно на 2 ампера, поэтому для получения 48 ампер, необходимых для полной зарядки плоской батареи на 48 ампер-часов, требуется 24 часа.

Но на рынке представлен широкий выбор зарядных устройств с разной скоростью заряда — от 2 до 10 ампер.Чем выше мощность заряда, тем быстрее заряжается разряженный аккумулятор. Однако быстрая зарядка нежелательна, так как она может сгибать пластины батареи .

Нагрузку на аккумулятор можно измерить по величине тока, потребляемого различными электрическими компонентами: фары потребляют от 8 до 10 ампер, а обогреваемое заднее стекло — примерно столько же.

Теоретически полностью заряженный аккумулятор без потребления тока от генератор , должен работать стартер около десяти минут, или фары на восемь часов, и обогрев заднего стекла на 12 часов.По мере того, как батарея почти полностью разряжается, свет постепенно тускнеет и, наконец, гаснет совсем.

Существуют и другие причины, помимо коротких поездок и холода, которые могут повлиять на состояние вашей батареи. Отказ чаще встречается на автомобилях, оснащенных динамо-машиной, а не генератор , потому что генератор вырабатывает больше электроэнергии и лучше заряжается при низком уровне заряда. двигатель скорости (см. Как работает система зарядки ).

Ответ во всех этих случаях — частое тестирование с ареометр (Видеть Проверка батарей ), чтобы узнать, сколько заряда осталось в аккумуляторе, и при необходимости воспользуйтесь зарядным устройством для подзарядки.

Подключение зарядного устройства

Всегда проверяйте электролит уровень перед подключением аккумулятора к зарядному устройству. При необходимости долейте (см. Проверка батарей ) и очистите клеммы аккумулятора.

Если под рукой есть розетка, аккумулятор можно оставить в машине, если уровень заряда составляет всего 3 или 4 ампера.

Однако, если в автомобиле есть генератор, отсоедините аккумулятор. терминалы заранее: в противном случае некоторые генераторы — как правило, более старые — могут быть повреждены.

Если отдельно клетка крышки установлены, снимите их для вентиляции. Оставьте крышку лотка закрытой, если скорость зарядки не высока. Зажмите положительный (+) вывод зарядного устройства, обычно красного цвета, к положительному полюсу аккумулятора. Подсоедините отрицательный (-) провод, обычно черный, к отрицательный терминал .

Включите зарядное устройство в сеть и выключатель на. Световой индикатор или датчик ( амперметр ) покажет, что аккумулятор заряжается.

Сначала прибор может показывать высокую скорость зарядки, но постепенно она снижается по мере зарядки аккумулятора.

Если он был очень разряжен, зарядка, скорее всего, займет много времени; периодически проверяйте ареометром, продолжая зарядку.

На заключительных этапах клетки пузыряются и испускаются газ . Если кто-нибудь из них начнется отравление раньше других, или делать это более агрессивно, возможно, аккумулятор неисправен и его следует проверить в мастерской или специалистом по аккумуляторным батареям.

Отключите перед отсоединением

После зарядки всегда выключайте сетевое питание и отсоединяйте зарядное устройство перед снятием клеммных зажимов — в противном случае зажимы могут искра как вы их снимаете и зажигаете газ, выделяющийся во время зарядки.

Убедитесь также, что электрические схемы включаются в автомобиле при повторном подключении аккумуляторной батареи — при замене второй клеммы аккумуляторной батареи и воспламенении газа аккумуляторной батареи может возникнуть искра.

Типы автомобильных зарядных устройств

Базовое домашнее зарядное устройство включает в себя трансформатор и выпрямитель для переключения сети 110/220 вольт переменный ток до 12 вольт постоянный ток , и позволяет источнику питания обеспечивать зарядный ток со скоростью, определяемой состоянием батареи.

Если аккумулятор находится в хорошем состоянии, уровень заряда может составлять от 3 до 6 ампер при использовании обычного домашнего зарядного устройства.

Батарея по окончании срока службы не может подзаряжаться и, в любом случае, не будет удерживать заряд.

Некоторые зарядные устройства оснащены переключателем высокого и низкого уровня (Hi-Lo), что дает возможность выбора из двух скоростей зарядки — обычно 3 или 6 ампер — на тот случай, если вы хотите поднять аккумулятор за ночь до 6 ампер, а не дольше. зарядка на 3 ампера.

Многие из них имеют индикатор заряда, который может быть сигнальной лампой или датчиком, показывающим уровень заряда в амперах.

Обратите внимание, что сетевой шнур на всех зарядных устройствах должен быть предохранитель d. Если это не так, используйте вилку с трехконтактным предохранителем. В качестве дополнительной меры предосторожности подходит кабель плавкого предохранителя ведет к аккумуляторной батарее.

— обзор

Простое дешевое зарядное устройство Li-Ion

Зарядное устройство, запрограммированное на 300 мА в режиме постоянного тока с функцией контроля тока заряда, показано на рисунке 210.1. PNP необходим для источника зарядного тока, а резистор R1 используется для программирования максимального зарядного тока. Выводы I _SENSE и BAT используются для контроля тока и напряжения заряда соответственно, а вывод DRIVE управляет базой PNP. Обратите внимание, что не требуется внешний резистор для измерения тока или диод для блокировки обратного тока. Для большинства других зарядных устройств требуется блокирующий диод, подключенный последовательно к источнику питания, чтобы предотвратить разряд батареи, если вход источника питания без питания станет низким импедансом.Когда источник питания размыкается или замыкается на массу, зарядное устройство отключается, и от аккумулятора к зарядному устройству течет только несколько наноампер тока утечки. Эта функция продлевает срок службы батареи, особенно если портативное устройство выключено в течение длительного времени. Напряжение питания может варьироваться от 4,75 В до 8 В, но рассеиваемая мощность PNP может стать чрезмерной около верхнего предела, особенно при более высоких уровнях зарядного тока. Рассеивание мощности PNP потребует надлежащего теплоотвода. Требования к теплоотводу см. В паспорте производителя PNP.

Рисунок 210.1. Недорогое литий-ионное зарядное устройство, рассчитанное на 300 мА

Когда напряжение питания приближается к нижнему пределу, напряжение насыщения PNP становится важным. В этом случае может потребоваться транзистор CESAT с низким V _{, такой как показанный на рисунках, чтобы предотвратить сильное насыщение PNP и требование чрезмерного тока базы от вывода DRIVE.}

Для поддержания хорошей стабильности переменного тока в режиме постоянного напряжения на батарее требуется конденсатор для компенсации индуктивности в проводке к батарее.Этот конденсатор (C2) может иметь диапазон от 4,7 мкФ до 100 мкФ, а его ESR может находиться в диапазоне от почти нуля до нескольких Ом в зависимости от компенсируемой индуктивности. Как правило, лучше всего подходит для компенсации емкость от 4,7 мкФ до 22 мкФ и ESR от 0,5 до 1,5 Ом. В режиме постоянного тока хорошая стабильность переменного тока достигается за счет поддержания емкости на выводе PROG на уровне менее 25 пФ. Более высокая емкостная нагрузка, например, от входного фильтра нижних частот к АЦП, может быть легко допущена путем изоляции емкости сопротивлением не менее 1 кОм.

Если входной источник питания подключен к «горячему» подключению, следует избегать использования керамического входного конденсатора (C1), потому что его высокая добротность может вызвать скачки напряжения в два раза превышающие уровень постоянного тока и, возможно, повредить зарядное устройство. Если используется конденсатор с таким низким ESR, добавление сопротивления от 1 до 2 Ом последовательно с конденсатором C1 будет достаточно для гашения этих переходных процессов.

Вывод программирования (PROG) выполняет несколько функций. Он используется для установки тока в режиме постоянного тока, контроля зарядного тока и ручного отключения зарядного устройства.В режиме постоянного тока LTC1734 поддерживает вывод PROG на уровне 1,5 В. Значение программного резистора определяется делением 1,5 В на требуемый ток R1 в режиме постоянного тока. Зарядный ток всегда в 1000 раз больше тока через R1 и, следовательно, пропорционален напряжению на выводе PROG. Напряжение на выводе PROG падает ниже 1,5 В при входе в режим постоянного напряжения и падении зарядного тока. При 1,5 В зарядный ток составляет 300 мА, а при 0,15 В — 1000 · (0.15/5100) или около 30 мА. Если на заземленной стороне R1 напряжение превышает 2,15 В или разрешено оставаться на плаву, зарядное устройство переходит в режим ручного отключения и зарядка прекращается. Эти функции поддерживают зарядку аккумулятора до полной емкости, позволяя микроконтроллеру контролировать ток зарядки и выключать зарядное устройство в соответствующее время. Внутренний подтягивающий ток 3 мкА подтянет плавающий вывод PROG вверх. По своей конструкции этот ток не добавляет ошибки, но устанавливает минимальный ток через программный резистор в 3 мкА.

Во время зарядки в режиме постоянного напряжения токи, создаваемые активными динамическими нагрузками, могут создавать чрезмерные переходные уровни на выводе PROG. При желании эти переходные процессы можно отфильтровать с помощью простого RC-фильтра нижних частот. Подключите резистор 1 кОм к выводу PROG, его противоположный конец подсоединен к конденсатору 0,1 мкФ, а его другой конец заземлен. Контролируйте отфильтрованное напряжение PROG на общем узле RC. Переходные процессы нагрузки не отражаются на выводе PROG, если зарядное устройство остается в режиме постоянного тока.

Лучшие автомобильные зарядные устройства на 2021 год

Благодаря быстрому распространению сотовых телефонов теперь намного проще, чем раньше, буксировать или прыгать. Все-таки никто не хочет заводиться с дохлой батареей.Ожидание помощи может быть трудоемким и неприятным занятием, особенно когда вам нужно куда-то пойти.

Хорошая новость заключается в том, что портативное зарядное устройство может помочь вам избежать неприятностей, связанных с разряженной батареей, таких как попытка задержать услужливого незнакомца или ожидание кого-то с перемычками. Портативное зарядное устройство также намного проще, чем запуск от внешнего источника, поскольку вам не нужно протягивать громоздкие кабели от одного автомобиля к другому. И он намного компактнее, чем вы думаете.Но это не все.

«Пусковое устройство обеспечивает большую силу тока [для запуска автомобиля], и поэтому они довольно грубо расходуют батареи», — говорит Майк Арман, эксперт по электронике, учитель профессионального училища и автор книги Motorcycle Electrics Without Pain. Арман построил системы впрыска топлива и подключил провода к бесчисленным автомобилям, мотоциклам и самолетам.

«Намного лучше поставить его на обычное зарядное устройство и набраться терпения [если возможно]. Если вашему автомобилю требуется многократный запуск от рывка, возможно, батарея разряжена или возникла проблема с системой зарядки», — говорит Арман.

Тем не менее, если вы собираетесь купить портативное зарядное устройство, вы должны быть уверены, что оно подходящее. Вот список некоторых из лучших зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, в зависимости от конкретного автомобильного аккумулятора и требований режима зарядки, а также на основе отзывов пользователей и мнений экспертов. И обязательно продолжайте читать, чтобы глубже погрузиться в различные типы автомобильных зарядных устройств.

Подробнее: Лучшие специалисты по обслуживанию аккумуляторов в 2021 году

Когда дело доходит до выбора подходящего зарядного устройства, тип автомобиля, которым вы управляете, обычно не играет большой роли.В конце концов, в большинстве автомобилей, мотоциклов, внедорожников, грузовиков и других дорожных транспортных средств используются свинцово-кислотные батареи, которые относительно устойчивы и недороги в производстве. Зарядное устройство, которое может привести в действие свинцово-кислотную батарею во внедорожнике, может сделать то же самое, например, для мотоцикла.

Лучшее зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов вашего автомобиля — это Battery Tender Plus (оно работает с несколькими типами свинцово-кислотных аккумуляторов, включая впитывающий стекломат и заливные). Это автоматическое зарядное устройство, что означает, что оно автоматически отключится, когда батарея будет полностью заряжена, что предотвратит перезарядку.У него даже есть «плавающий» режим обслуживания батареи, который будет поддерживать его на полной мощности в периоды простоя, компенсируя саморазряд, связанный со свинцово-кислотными батареями.

Обеспечиваемая мощность 1,25 А обеспечивает «низкую и медленную» зарядку, что лучше всего для здоровья аккумулятора вашего автомобиля. Подключение и отключение легко и безопасно, искробезопасность и проверка, чтобы убедиться, что соединение установлено перед передачей энергии. Он также хорошо работает при экстремальных температурах — как горячих, так и холодных.

Эффективность и удобство использования Battery Tender Plus снискали ему большую популярность на Amazon: в настоящее время это четвертое по популярности автомобильное зарядное устройство на сайте с рейтингом 4,7 из 5 звезд на основе более 7500 клиентов. обзоры.

NOCO Genius1 в настоящее время является самым продаваемым зарядным устройством на Amazon, и неудивительно, почему — это не только надежное автоматическое автомобильное зарядное устройство, которое делает процесс зарядки простым и стабильным, но и делает это всего за 30 долларов или меньше.

Что делает Genius1 таким популярным (помимо цены), так это его универсальность. Он работает со всеми типами аккумуляторов, включая литий-ионные, AGM и аккумуляторы глубокого цикла, а также аккумуляторы 6 и 12 вольт. Он заряжает и обслуживает аккумуляторы с функцией непрерывной зарядки, которая поддерживает заряд аккумулятора в течение длительного периода бездействия. Он также использует датчики для измерения температуры и соответствующей регулировки заряда в 1 ампер.

Еще одной особенностью портативного автомобильного зарядного устройства Genius1 является то, что оно может заряжать полностью разряженные аккумуляторы.Обычно это проблема автоматических зарядных устройств, но Genius1 имеет «принудительный режим», который позволяет ему работать как ручное зарядное устройство. Это означает, что он будет обеспечивать непрерывный заряд, который не ослабевает, пока вы его не выключите, и его можно использовать для реанимации батареи с нулевым напряжением батареи.

В линейке Genius NOCO также представлены модели с большей силой тока, обеспечивающие большую мощность и, если хотите, более быструю зарядку. Однако именно Genius1 обеспечивает максимальную отдачу от вложенных средств, что делает его отличным продуктом для ознакомления, когда дело доходит до зарядки собственного аккумулятора.

бывают разных размеров и уровней мощности, при этом некоторые из более крупных обладают мощностью, необходимой для максимально быстрой зарядки автомобильного аккумулятора.Однако некоторые автомобильные зарядные устройства настолько велики, что их лучше использовать в автомобильных гаражах, чем в домах потребителей. Найти мощное автомобильное зарядное устройство, пригодное для домашнего использования, — это тонкий баланс.

Модель Schumacher SC1281 предлагает лучшее из обоих миров — высокую мощность и удобную маневренность. Устройство может медленно заряжать автомобильный аккумулятор с мощностью от 2 до 12 ампер, но также может обеспечивать 30 ампер для быстрого ускорения или даже 100 ампер, чтобы действовать как стартер. Само зарядное устройство весит около 12 фунтов и имеет ручку для облегчения переноски.

Несмотря на мощность, которую он обеспечивает, Schumacher SC1281 заряжается изящно: это автоматическое интеллектуальное зарядное устройство, поэтому вам не нужно беспокоиться о перезарядке аккумулятора, а функция непрерывной зарядки позволяет легко поддерживать заряд неиспользованного аккумулятора. Защита от обратной полярности зарядного устройства гарантирует, что его нельзя будет использовать, если зажимы прикреплены к неправильной клемме автомобильного аккумулятора, что помогает ему работать более безопасно.

При цене 80 долларов Schumacher SC1281 дороже, чем некоторые другие продукты в этом списке, но тот факт, что это все еще восьмое самое продаваемое автомобильное зарядное устройство на Amazon, доказывает, что оно того стоит.

от Deltran считается нашим лучшим зарядным устройством для автомобильных аккумуляторов, но Battery Tender Junior — идеальный выбор, если вас просто беспокоит долгое хранение аккумулятора.

Как и модель Plus, Battery Tender Junior представляет собой полностью автоматическое зарядное устройство с функцией «плавающего режима», которая позволяет оставлять его подключенным к аккумулятору, заряжая его по мере разряда и только по мере необходимости. Тем не менее, Junior — меньшая по размеру и более доступная модель, и хотя сила тока 0,75 ампера не позволяет произвести быструю зарядку, вам не понадобится больше, если вы оставите ее подключенной к сети на продолжительный период времени. время.

Battery Tender Junior также довольно универсален, так как его можно использовать со стандартными свинцово-кислотными, залитыми и герметичными необслуживаемыми батареями, если они 12 вольт.У него также есть светодиодный индикатор, который позволяет вам контролировать уровень заряда вашей батареи, который может сказать вам, когда ваш автомобиль готов к использованию, но не меняет того факта, что смарт-устройство выполняет весь процесс зарядки за вас.

Battery Tender Junior — второе по популярности зарядное устройство Amazon, получившее 4,7 из 5 звезд на основании более чем 18 000 оценок покупателей. Он также доступен со скидкой на сайте — и по цене 44 доллара это одна из самых дешевых моделей в этом списке.

упрощают процесс зарядки аккумулятора, отключаясь, когда аккумулятор вашего автомобиля заряжен на 100%, но большинство из них просто не в состоянии зарядить разряженный аккумулятор.В то время как ручные зарядные устройства просто отправляют электричество в источник без разбора, автоматические зарядные устройства должны сначала определить местонахождение батареи, а многие из них не могут сделать это с разряженной батареей.

Optima Digital 400 — исключение из этого правила. Это автоматическое интеллектуальное зарядное устройство, которое наполняет вашу батарею, а затем останавливается, позволяя заряжать ее в течение ночи, не беспокоясь о повреждении блока питания. Он также может обнаруживать и заряжать разряженные батареи, а отзывы клиентов Amazon рекламируют способность зарядного устройства воскрешать единицы, ранее считавшиеся мертвыми, и тем самым экономить деньги их владельцев.

Optima Digital 400 также проста в использовании. ЖК-экран информирует пользователя о ходе процесса зарядки, и устройство также предлагает простой в выборе диапазон типов аккумуляторов на выбор (он работает со стандартными свинцово-кислотными аккумуляторами, аккумуляторами глубокого разряда и аккумуляторами AGM. виды и прочее). Наконец, максимальная зарядка 4 А делает весь процесс зарядки быстрее, чем у других моделей.

Давайте сначала уберем очевидное: Schumacher SC1325 большой.Он весит почти 30 фунтов, а его высота, включая ручку, составляет почти 2 фута. Это также самое дорогое зарядное устройство в списке, которое стоит всего около 200 долларов. По этим причинам SC1325 может показаться более удобным в автомобильном гараже, чем в вашем собственном доме (или багажнике).

Тем не менее, если вы хотите быстро двигаться, вы не сможете победить SC1325 (к тому же у него есть колеса, что делает вес более управляемым). Несмотря на то, что у него есть режимы зарядки и обслуживания, которые обеспечивают мощность 2 или 6 ампер, он также может обеспечить усиление на 40 ампер для восстановления батареи или, при необходимости, запуск от внешнего источника на 250 ампер, который позволит запустить даже большие двигатели. опять таки.Такая быстрая зарядка представляет опасность для вашего аккумулятора и автомобиля (подробнее об этом позже), но в экстренных случаях они могут понадобиться.

Schumacher SC1325 работает с широким спектром батарей, включая стандартные свинцово-кислотные, AGM, гелевые и аккумуляторные батареи глубокого разряда. Это еще не значит, что это правильный выбор для вас. В конце концов, все сводится к тому, соответствует ли SC1325 вашим конкретным потребностям. Если этого не произойдет, вам подойдет меньшая и менее дорогая модель. Если вам нужно сверхмощное зарядное устройство / стартер, который поможет вам быстро двигаться в случае необходимости, это может быть именно то, что вам нужно.

В то время как большинство дорожных транспортных средств работают на стандартных свинцово-кислотных аккумуляторах, транспортные средства для отдыха являются исключением.В жилых автофургонах используются батареи глубокого разряда — свинцово-кислотные батареи, предназначенные для обеспечения питания в течение более длительных периодов времени. Батареи глубокого цикла также предназначены для полного разряда и многократной зарядки, в то время как обычные свинцово-кислотные батареи не предназначены для полного разряда при регулярном использовании.

Неудивительно, что для RV-аккумулятора требуется зарядное устройство, которое может работать с аккумуляторами глубокого цикла, как это делает CTEK 40-206 MXS 5.0 (в дополнение к зарядке всех типов свинцово-кислотных аккумуляторов).Он предлагает восьмиэтапный автоматический процесс зарядки с индикатором, позволяющим пользователю точно видеть, как заряжается аккумулятор и когда можно использовать автомобиль. Он также имеет плавающую систему, которая поддерживает емкость аккумулятора от 95% до 100% после завершения начальной зарядки (которая имеет максимальный ток 4,3 ампера).

В конце концов, самое важное о CTEK 40-206 MXS 5.0 — это удовлетворенность клиентов. Имея более 600 оценок, зарядное устройство в настоящее время имеет 4,8 из 5 звезд на Amazon, что делает его безоговорочно одобренным теми, кто его купил и использовал — и нет более убедительных аргументов, чем это.

Сравнение лучших автомобильных зарядных устройств

Battery Tender Plus — наш выбор в качестве лучшего зарядного устройства в целом.

Какие бывают типы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов?

Нет никаких сомнений в том, что существует множество различных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов, и то, что подойдет вам, зависит от вашего автомобиля, вашего использования и цены, которую вы хотите потратить. Однако независимо от того, что вы выберете, оно попадет в одну из двух основных категорий зарядных устройств для аккумуляторов — автоматические и ручные.

Автоматические (или «умные») зарядные устройства могут измерять уровень заряда автомобильного аккумулятора и действовать соответствующим образом, предотвращая его полную разрядку или чрезмерную зарядку. Любой из них может быть вредным для вашей батареи, в зависимости от вашего типа, поэтому наличие интеллектуального зарядного устройства, которое устраняет эти риски, может быть лучше для вашей батареи в долгосрочной перспективе.

Ручные зарядные устройства, с другой стороны, просто передают свою энергию аккумулятору, пока он не отключится или не разрядится. Хотя это потенциально может нанести вред аккумулятору в случае перезарядки, это также дает преимущество: некоторые интеллектуальные зарядные устройства будут иметь проблемы с обнаружением (и последующей зарядкой) полностью разряженных аккумуляторов, но это не проблема для ручных зарядных устройств.

При покупке автомобильного зарядного устройства вам придется решить, хотите ли вы зарядное устройство с ручным или автоматическим управлением.

Как правило, автомобильный аккумулятор лучше заряжать медленно, чем быстро, если можно сэкономить время. «Быстрый старт или использование быстрого зарядного устройства на современных автомобилях может сжечь все виды хрупкой электроники, и тогда вы можете получить реальные деньги», — говорит Арман.«Современные автомобили — это на самом деле компьютеры, к которым просто случайно прикреплено несколько колес. Вы можете нанести вред электронике на тысячи долларов, если будете небрежны или небрежны с запуском от внешнего источника или с помощью устройств быстрой зарядки».

Медленная зарядка может выполняться с помощью постоянного зарядного устройства. Подзарядные устройства бывают как автоматические, так и ручные, и предназначены для медленной зарядки аккумуляторов в течение более длительных периодов времени.

Автоматические зарядные устройства эффективны для транспортных средств, которые не будут использоваться в течение нескольких месяцев, поскольку они могут компенсировать естественную скорость саморазряда батарей.Саморазряд накапливается и потенциально может полностью разрядить вашу батарею к тому времени, когда вы снова попытаетесь использовать свой автомобиль. Поскольку эти зарядные устройства являются автоматическими, они заполняются ровно настолько, чтобы компенсировать небольшое количество разряженной батареи, прежде чем снова выключиться.

Вы можете оставить автоматические зарядные устройства подключенными из соображений безопасности. «Если зарядное устройство подключено к заземленной розетке и правильно подключено, вы можете оставить зарядное устройство подключенным до тех пор, пока аккумулятор не будет полностью заряжен», — говорит Лорен Фикс, создатель Car Coach Reports.Фикс — теле- и радиоведущий и автомобильный обозреватель, о котором рассказывали в Forbes, Inside Edition и ABC.com. «Зарядное устройство высшего качества отключится, когда достигнет полностью заряженного состояния».

NOCO Genius1 — отличное доступное по цене устройство для автомобильного зарядного устройства.

Как зарядить аккумулятор

Можно заряжать аккумулятор, который все еще прикреплен к транспортному средству, но убедитесь, что он выключен.Если вас беспокоит, что холод в гараже влияет на здоровье аккумулятора (если вы храните автомобиль, например, жилой дом, на зиму), вы также можете отсоединить аккумулятор и оставить его заряжаться в помещении — но это представляет собственные риски.

«В более новых автомобилях отключение аккумулятора для зарядки приведет к потере всех воспоминаний во всех электронных doo-dads в машине», — говорит Арман. «Если вам повезет, все, что вам нужно сделать, это сбросить настройки радиостанций. Если вам не повезет, вы получите миллиард сообщений об ошибках, и вы, возможно, ищете буксировку в автосалон, чтобы все виды вещей были переделаны. прежде чем вы снова сможете водить машину.«

Сама по себе зарядка аккумулятора — довольно простая работа, но она также может быть потенциально опасной, поэтому будьте осторожны. Любая задача, связанная с работой с электрическим током, представляет риск поражения электрическим током и пролитой аккумуляторной кислоты. вреден для кожи.

Если вам нужно зарядить аккумулятор и у вас мало времени, Schumacher SC1325 — это зарядное устройство для вас. Шумахер

Ваше зарядное устройство будет поставляться с подробными инструкциями, которым необходимо следовать, но есть несколько правил, которые более или менее универсальны (опять же, прилагаемые инструкции должны заменить все остальное).Для начала вы всегда должны быть уверены, что ваше зарядное устройство выключено — в противном случае вы рискуете подвергнуться электрошоку. Затем вы подключите положительный зажим зарядного устройства к положительной клемме аккумулятора, а отрицательный зажим зарядного устройства — к отрицательной клемме аккумулятора. Обычно положительный зажим зарядного устройства будет красным, а отрицательный — черным.

После подключения зарядного устройства к аккумулятору отдельные инструкции могут отличаться. Некоторые зарядные устройства могут иметь настраиваемые параметры, определяющие скорость заправки аккумулятора, в то время как другие можно просто включить.В любом случае, на этом этапе вы будете готовы начать зарядку.

Время, необходимое для полной зарядки аккумулятора, зависит от существующего уровня заряда и скорости зарядного устройства. Допустим, у вас есть 12-вольтовая батарея, которая вмещает около 48 ампер. Если аккумулятор полностью разряжен, а зарядное устройство может заряжать 4 А в час, полная зарядка займет 12 часов. Если ваше зарядное устройство имеет регулируемую силу тока, вы можете определить, сколько времени потребуется для полной зарядки.Опять же, лучше заряжать аккумулятор медленно, но в случае, если вам нужна быстрая зарядка, вы можете настроить устройство на высокую скорость. Просто убедитесь, что вы следите за ним, если это ручное зарядное устройство, чтобы предотвратить перезарядку.

Optima Digital 400 — это зарядное устройство, которое вам понадобится, если вам нужно восстановить разряженную батарею.

Автомобильные аккумуляторы не нужно заряжать очень часто, если ваш автомобиль используется регулярно — обычно вам просто нужно использовать зарядное устройство, если автомобиль не заводится, что должно произойти только после нескольких лет использования.Некоторые явные признаки того, что ваша батарея разряжена, включают снижение скорости вращения двигателя и затемнение фар. Вы также можете приобрести тестер батареи, если опасаетесь попасть в затруднительное положение.

Однако когда дело доходит до мотоциклов, жилых автофургонов, лодок или любых других транспортных средств, которые могут долгое время оставаться без использования, дренаж является серьезной проблемой. Как и в автомобилях, в этих автомобилях обычно используются свинцово-кислотные аккумуляторы, которые саморазряжаются, когда они не используются. Рекомендуется заряжать эти батареи каждые 30 дней, чтобы предотвратить разрядку батареи и сохранить ее общее состояние.Как и в случае с хранящимися автомобилями, вы также можете оставить аккумуляторы этих транспортных средств подключенными к автоматическим зарядным устройствам или специалисту по обслуживанию автомобильных аккумуляторов.

Если автомобиль находится на длительном хранении, заряжайте аккумулятор каждые 30 дней или передавайте его специалисту по обслуживанию аккумуляторов.

5 вещей, которые необходимо знать перед покупкой автомобильного зарядного устройства

• Какой тип аккумулятора используется в вашем автомобиле? Скорее всего, ответ — обычная свинцово-кислотная батарея, но если вы водите дома на колесах, вероятно, у нее есть батарея глубокого разряда.В любом случае вам нужно убедиться, что любое зарядное устройство, которое вы считаете совместимым с вашим аккумулятором.
• Хотите умное зарядное устройство с ручным или автоматическим управлением? Автоматические зарядные устройства, как правило, проще в использовании, так как они регулируют свой заряд, чтобы предотвратить перезарядку, приводящую к повреждению аккумулятора, но ручные зарядные устройства лучше подходят для восстановления разряженных аккумуляторов.
• Сколько энергии вам нужно в зарядном устройстве? Хотите, чтобы аккумулятор медленно заряжался и поддерживался в рабочем состоянии, пока он не используется? Или вам нужно зарядное устройство, которое может быстро зарядить аккумулятор и, возможно, также обеспечить быстрый старт?
• Зарядное устройство какого размера вы предпочитаете? Хотя все модели в списке являются технически портативными зарядными устройствами, некоторые из них намного больше, чем другие, и поэтому их может быть сложнее использовать.Более мощные зарядные устройства обычно больше.
• Сколько вы хотите потратить на зарядное устройство? Опять же, обычно существует прямая зависимость между предоставленной мощностью и стоимостью устройства, поэтому, если вы хотите заряжать быстрее, вам нужно потратить немного больше.

Написано Скоттом Фридом для Roadshow.

Садитесь за руль и узнавайте последние новости об автомобилях и обзоры, которые отправляются на ваш почтовый ящик два раза в неделю.

Еще для автолюбителей

Сделайте зарядное устройство за 15 минут

Я разместил на этом сайте множество схем зарядного устройства, некоторые из них легко построить, но менее эффективны, а некоторые слишком сложны и включают сложные этапы строительства. Тот, что размещен здесь, возможно, является easyiset с его концепцией, а также чрезвычайно прост в сборке. Фактически, если бы у вас был весь необходимый материал, вы бы построили его за 15 минут.

Введение

Концепция действительно чрезвычайно проста и, следовательно, довольно груба. Это означает, что, хотя эта идея слишком проста, потребует соответствующего мониторинга условий зарядки аккумулятора, чтобы он не перезарядился или не повредился.

Необходимые материалы

Чтобы быстро сделать эту простейшую схему зарядного устройства, вам потребуется следующая ведомость материалов:

• Один выпрямительный диод, 1N5402
• Лампа накаливания с номинальным напряжением, равным напряжению батареи, которую необходимо зарядить. и номинальный ток близок к 1/10-ой батареи Ач.
• Трансформатор с номинальным напряжением, в два раза превышающим напряжение аккумулятора, и током, в два раза превышающим скорость зарядки аккумулятора. Это означает, что если батарея 12 В, трансформатор должен быть 24 В, а если AH батареи составляет 7,5, то деление этого на 10 дает 750 мА, что становится рекомендуемой скоростью зарядки аккумулятора, умножение этого на 2 дает 1,5 А, так что это становится требуемым номинальным током трансформатора.

Построение этой простейшей схемы зарядного устройства

После того, как вы собрали все вышеперечисленные материалы, вы можете просто соединить вышеуказанные параметры вместе с помощью диаграммы.

Функционирование схемы можно объяснить следующим образом:

При включении питания диод 1N5402 выпрямляет 24 В постоянного тока, создавая на выходе полуволны 24 В постоянного тока.
Хотя среднеквадратичное значение этого напряжения может показаться равным 12 В, пиковое напряжение по-прежнему составляет 24 В, поэтому его нельзя подавать непосредственно на батарею.

Чтобы уменьшить это пиковое значение, мы вводим лампочку последовательно с цепью. Лампа поглощает высокие пиковые значения напряжения и обеспечивает относительно контролируемый выход на батарею, который становится саморегулирующимся за счет силы свечения нити накала лампы (переменное сопротивление).

Таким образом, напряжение и ток автоматически настраиваются на соответствующий уровень заряда, который становится как раз подходящим для безопасной зарядки аккумулятора.

О зарядке аккумулятора можно судить по постепенному уменьшению яркости лампы по мере достижения порогового напряжения зарядки аккумулятора.

Однако, как только напряжение аккумулятора приближается к 14,5 В, зарядку необходимо прекратить, независимо от состояния накала лампы.

Принципиальная схема

Видеоклип, показывающий процесс зарядки с использованием одного диода:

Sterling Power USA, судовые зарядные устройства, судовой аккумуляторный изолятор, усовершенствованные регуляторы генератора переменного тока, зарядные устройства с питанием от постоянного тока и зарядные устройства с питанием от генератора Pro Connect Advanced Battery Relays, преобразователи постоянного тока в постоянный

Зарядные устройства и способы зарядки аккумуляторов

Зарядное устройство имеет три основные функции

• Зарядка аккумулятора (Зарядка)
• Оптимизация скорости зарядки (стабилизация)
• Знание, когда остановиться (Завершение)

Схема начисления платы представляет собой комбинацию методов начисления и завершения.

Когда аккумулятор полностью заряжен, необходимо как-то рассеять зарядный ток. В результате выделяется тепло и газы, которые вредны для аккумуляторов. Суть хорошей зарядки состоит в том, чтобы уметь определять, когда восстановление активных химикатов завершено, и останавливать процесс зарядки до того, как будет нанесен какой-либо ущерб, при постоянном поддержании температуры элемента в безопасных пределах.Обнаружение этой точки отключения и прекращение заряда имеет решающее значение для продления срока службы батареи. В простейших зарядных устройствах это происходит при достижении заранее определенного верхнего предела напряжения, часто называемого напряжением завершения . Это особенно важно для устройств быстрой зарядки, где опасность перезарядки выше.

Если по какой-либо причине существует риск чрезмерной зарядки аккумулятора из-за ошибок в определении точки отключения или неправильного обращения, это обычно сопровождается повышением температуры.Условия внутренней неисправности в батарее или высокие температуры окружающей среды также могут привести к выходу батареи за пределы ее безопасных рабочих температур. Повышенные температуры ускоряют выход батарей из строя, а мониторинг температуры элементов — хороший способ обнаружить признаки неисправности по разным причинам. Температурный сигнал или сбрасываемый предохранитель можно использовать для выключения или отсоединения зарядного устройства при появлении знаков опасности, чтобы избежать повреждения аккумулятора. Эта простая дополнительная мера предосторожности особенно важна для аккумуляторных батарей большой мощности, где последствия отказа могут быть как серьезными, так и дорогостоящими.

Во время быстрой зарядки можно перекачивать электрическую энергию в аккумулятор быстрее, чем химический процесс может на нее отреагировать, что приводит к разрушительным результатам.

Химическое воздействие не может происходить мгновенно, и будет происходить градиент реакции в объеме электролита между электродами с электролитом, ближайшим к преобразуемым или «заряжаемым» электродам, до того, как электролит находится дальше.Это особенно заметно в элементах большой емкости, которые содержат большой объем электролита.

Фактически, в химических превращениях клетки участвуют по крайней мере три ключевых процесса.

• Один из них — это «перенос заряда», который представляет собой фактическую химическую реакцию, происходящую на границе электрода с электролитом, и она протекает относительно быстро.
• Второй — это процесс «массопереноса» или «диффузии», в котором материалы, преобразованные в процессе переноса заряда, перемещаются с поверхности электрода, давая возможность другим материалам достичь электрода и принять участие в процессе преобразования.Это относительно медленный процесс, который продолжается до тех пор, пока все материалы не будут преобразованы.
• Процесс зарядки также может подвергаться другим значительным эффектам, время реакции которых также следует принимать во внимание, например, «процессу интеркаляции», с помощью которого заряжаются литиевые элементы, при котором ионы лития вставляются в кристаллическую решетку основного электрода. См. Также Литиевое покрытие из-за чрезмерной скорости зарядки или зарядки при низких температурах.

Все эти процессы также зависят от температуры.

Кроме того, могут быть другие паразитные или побочные эффекты, такие как пассивация электродов, образование кристаллов и скопление газа, которые все влияют на время зарядки и эффективность, но они могут быть относительно незначительными или редкими или могут возникать только в условиях неправильного обращения. . Поэтому они здесь не рассматриваются.

Таким образом, процесс зарядки аккумулятора имеет по крайней мере три характерные постоянные времени, связанные с достижением полного преобразования активных химикатов, которые зависят как от используемых химикатов, так и от конструкции элемента.Постоянная времени, связанная с переносом заряда, может составлять одну минуту или меньше, тогда как постоянная времени массопереноса может достигать нескольких часов или более в большой ячейке с большой емкостью. Это одна из причин, по которой элементы могут передавать или принимать очень высокие импульсные токи, но гораздо более низкие постоянные токи (еще один важный фактор — это рассеиваемое тепло). Эти явления нелинейны и относятся как к процессу разрядки, так и к зарядке. Таким образом, существует предел скорости приема заряда элемента.Продолжение закачки энергии в элемент быстрее, чем химические вещества могут реагировать на заряд, может вызвать локальные условия перезаряда, включая поляризацию, перегрев, а также нежелательные химические реакции вблизи электродов, что приведет к повреждению элемента. Быстрая зарядка увеличивает скорость химической реакции в элементе (как и быстрая разрядка), и может потребоваться предоставить «периоды покоя» во время процесса зарядки, чтобы химические воздействия распространялись через большую часть химической массы в элементе и для стабилизации на прогрессивном уровне заряда.

Узнайте больше о периодах отдыха и о том, как их можно использовать для увеличения срока службы батареи и повышения точности измерений SOC на странице «Программно-конфигурируемая батарея».

См. Также влияние химических изменений и скорости зарядки в разделе Срок службы батареи.

Запоминающееся, хотя и не совсем эквивалентное явление — налив пива в стакан.Очень быстрое наливание приводит к образованию большого количества пены и небольшому количеству пива на дне стакана. Медленно наливая бокал по стенке или давая пиву отстояться до тех пор, пока пена не рассеется, а затем доливание позволяет полностью наполнить стакан.

Гистерезис

Постоянные времени и вышеупомянутые явления, таким образом, вызывают гистерезис в батарее.Во время зарядки химическая реакция отстает от приложения зарядного напряжения, и аналогично, когда к батарее прикладывается нагрузка для ее разрядки, происходит задержка, прежде чем полный ток может пройти через нагрузку. Как и в случае с магнитным гистерезисом, энергия теряется во время цикла заряда-разряда из-за эффекта химического гистерезиса.

На приведенной ниже диаграмме показан эффект гистерезиса в литиевой батарее.

Допущение коротких периодов стабилизации или отдыха во время процессов заряда-разряда для учета времени химической реакции будет иметь тенденцию к уменьшению, но не устранению разницы напряжений из-за гистерезиса.

Истинное напряжение батареи в любом состоянии заряда (SOC), когда батарея находится в состоянии покоя или в спокойном состоянии, будет где-то между кривыми заряда и разряда.Во время зарядки измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет медленно перемещаться вниз в сторону состояния покоя, поскольку химическое преобразование в элементе стабилизируется. Точно так же во время разряда измеренное напряжение элемента во время периода покоя будет перемещаться вверх в направлении состояния покоя.

Быстрая зарядка также вызывает повышенный джоулев нагрев элемента из-за более высоких токов, а более высокая температура, в свою очередь, вызывает увеличение скорости процессов химического преобразования.

В разделе «Скорость разряда» показано, как скорость разряда влияет на эффективную емкость элемента.

В разделе «Конструкция ячеек» описывается, как можно оптимизировать конструкции ячеек для быстрой зарядки.

Эффективность заряда

Это относится к свойствам самого аккумулятора и не зависит от зарядного устройства.Это соотношение (выраженное в процентах) между энергией, удаленной из аккумулятора во время разряда, по сравнению с энергией, используемой во время зарядки для восстановления исходной емкости. Также называется Coulombic Efficiency или Charge Acceptance .

Прием заряда и время заряда в значительной степени зависят от температуры, как указано выше. Более низкая температура увеличивает время зарядки и снижает прием заряда.

Обратите внимание, , что при низких температурах аккумулятор не обязательно получит полный заряд, даже если напряжение на клеммах может указывать на полный заряд. См. Факторы, влияющие на состояние заряда.

Основные методы зарядки

• Постоянное напряжение Зарядное устройство постоянного напряжения — это в основном источник питания постоянного тока, который в своей простейшей форме может состоять из понижающего трансформатора от сети с выпрямителем для подачи постоянного напряжения для зарядки аккумулятора.Такие простые конструкции часто встречаются в дешевых зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов. Свинцово-кислотные элементы, используемые для автомобилей и систем резервного питания, обычно используют зарядные устройства постоянного напряжения. Кроме того, в литий-ионных элементах часто используются системы постоянного напряжения, хотя они обычно более сложные с добавленной схемой для защиты как батарей, так и безопасности пользователя.
• Постоянный ток Зарядные устройства постоянного тока изменяют подаваемое на батарею напряжение для поддержания постоянного тока и отключаются, когда напряжение достигает уровня полной зарядки.Эта конструкция обычно используется для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов или батарей.
• Конический ток Зарядка от грубого нерегулируемого источника постоянного напряжения. Это не контролируемый заряд, как в V Taper выше. Ток уменьшается по мере нарастания напряжения элемента (противо-ЭДС). Существует серьезная опасность повреждения элементов из-за перезарядки. Чтобы избежать этого, следует ограничить скорость и продолжительность зарядки.Подходит только для батарей SLA.
• Импульсный заряд Импульсные зарядные устройства подают зарядный ток в аккумулятор импульсами. Скорость зарядки (на основе среднего тока) можно точно контролировать, изменяя ширину импульсов, обычно около одной секунды. Во время процесса зарядки короткие периоды отдыха от 20 до 30 миллисекунд между импульсами позволяют стабилизировать химическое воздействие в батарее за счет выравнивания реакции по всему объему электрода перед возобновлением заряда.Это позволяет химической реакции идти в ногу со скоростью поступления электрической энергии. Также утверждается, что этот метод может уменьшить нежелательные химические реакции на поверхности электрода, такие как газообразование, рост кристаллов и пассивация. (См. Также Импульсное зарядное устройство ниже). При необходимости можно также измерить напряжение холостого хода батареи во время периода покоя.

Оптимальный профиль тока зависит от химического состава и конструкции клетки.

• Burp charge Также называется Reflex или Negative Pulse Charging Используется вместе с импульсной зарядкой, он применяет очень короткий импульс разрядки, обычно в 2–3 раза превышающий зарядный ток в течение 5 миллисекунд, во время периода ожидания зарядки деполяризовать клетку. Эти импульсы вытесняют любые пузырьки газа, которые образовались на электродах во время быстрой зарядки, ускоряя процесс стабилизации и, следовательно, общий процесс зарядки.Выпуск и распространение пузырьков газа известно как «отрыжка». Были сделаны противоречивые заявления об улучшении скорости заряда и срока службы батареи, а также об удалении дендритов, которое стало возможным с помощью этого метода. Самое меньшее, что можно сказать, это то, что «не повреждает аккумулятор».
• IUI Charging Это недавно разработанный профиль зарядки, используемый для быстрой зарядки стандартных свинцово-кислотных аккумуляторов от определенных производителей.Он подходит не для всех свинцово-кислотных аккумуляторов. Первоначально аккумулятор заряжается с постоянной (I) скоростью, пока напряжение элемента не достигнет заданного значения — обычно напряжения, близкого к тому, при котором происходит газообразование. Эта первая часть цикла зарядки известна как фаза объемной зарядки. Когда заданное напряжение будет достигнуто, зарядное устройство переключается в фазу постоянного напряжения (U), и ток, потребляемый батареей, будет постепенно падать, пока не достигнет другого заданного уровня. Эта вторая часть цикла завершает нормальную зарядку аккумулятора с медленно убывающей скоростью.Наконец, зарядное устройство снова переключается в режим постоянного тока (I), и при выключении зарядного устройства напряжение продолжает повышаться до нового более высокого предварительно установленного предела. Эта последняя фаза используется для выравнивания заряда отдельных ячеек в батарее, чтобы максимально продлить срок ее службы. См. Балансировка ячеек.
• Капельная зарядка Капельная зарядка предназначена для компенсации саморазряда аккумулятора. Непрерывный заряд. Долговременная зарядка постоянным током для использования в режиме ожидания.Скорость зарядки зависит от частоты разрядки. Не подходит для некоторых типов батарей, например NiMH и литий, которые могут выйти из строя из-за перезарядки. В некоторых приложениях зарядное устройство предназначено для переключения на непрерывную зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.
• Плавающий заряд . Аккумулятор и нагрузка постоянно подключены параллельно к источнику заряда постоянного тока и поддерживаются при постоянном напряжении ниже верхнего предела напряжения аккумулятора.Используется для систем резервного питания аварийного питания. В основном используется со свинцово-кислотными аккумуляторами.
• Случайная зарядка Все вышеперечисленные приложения включают контролируемую зарядку аккумулятора, однако есть много приложений, в которых энергия для зарядки аккумулятора доступна только или доставляется случайным, неконтролируемым образом. Это относится к автомобильным приложениям, где энергия зависит от частоты вращения двигателя, которая постоянно меняется. Проблема стоит более остро в приложениях EV и HEV, в которых используется рекуперативное торможение, поскольку при торможении возникают большие всплески мощности, которые должна поглощать аккумулятор.Более щадящие применения — солнечные панели, которые можно заряжать только при ярком солнце. Все это требует специальных методов для ограничения зарядного тока или напряжения до уровней, которые может выдержать аккумулятор.

Тарифы зарядки

Батареи можно заряжать с разной скоростью в зависимости от требований. Типичные ставки указаны ниже:

• Медленная зарядка = ночь или 14-16 часов зарядки при 0.1С рейтинг
• Быстрая зарядка = от 3 до 6 часов зарядки при скорости 0,3 ° C
• Быстрая зарядка = менее 1 часа зарядки при скорости 1.0C

Медленная зарядка

Медленная зарядка может выполняться в относительно простых зарядных устройствах и не должна приводить к перегреву аккумулятора. По окончании зарядки аккумуляторы следует вынуть из зарядного устройства.

• Никады, как правило, наиболее устойчивы к перезарядке, и их можно оставить на непрерывной подзарядке в течение очень длительных периодов времени, поскольку процесс их рекомбинации имеет тенденцию поддерживать напряжение на безопасном уровне. Постоянная рекомбинация поддерживает высокое внутреннее давление в ячейке, поэтому уплотнения постепенно протекают. Он также поддерживает температуру ячейки выше окружающей среды, а более высокие температуры сокращают срок службы.Так что жизнь еще лучше если снять с зарядного устройства.
• Свинцово-кислотные аккумуляторы немного менее надежны, но могут выдерживать кратковременный непрерывный заряд. Затопленные батареи, как правило, расходуют воду, а SLA рано умирают из-за коррозии сети. Свинцово-кислотные вещества следует либо оставить в неподвижном состоянии, либо подзаряжать (поддерживать постоянное напряжение значительно ниже точки выделения газа).
С другой стороны, никель-металлгидридные элементы
• будут повреждены при длительной подзарядке.
Однако литий-ионные элементы
• не допускают перезарядки или перенапряжения, и заряд должен быть немедленно прекращен при достижении верхнего предела напряжения.

Быстрая / быстрая зарядка

По мере увеличения скорости зарядки возрастает опасность перезарядки или перегрева аккумулятора. Предотвращение перегрева батареи и прекращение заряда, когда батарея полностью заряжена, становятся гораздо более важными.Химический состав каждого элемента имеет свою характеристическую кривую зарядки, и зарядные устройства для аккумуляторов должны быть спроектированы таким образом, чтобы определять условия окончания заряда для конкретного химического состава. Кроме того, должна быть предусмотрена некоторая форма отключения по температуре (TCO) или термопредохранитель, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора во время процесса зарядки.

Для быстрой зарядки и быстрой зарядки требуются более сложные зарядные устройства. Поскольку эти зарядные устройства должны быть разработаны для определенного химического состава ячеек, обычно невозможно зарядить один тип элементов в зарядном устройстве, которое было разработано для другого химического состава ячеек, и вероятно повреждение.Универсальные зарядные устройства, способные заряжать все типы элементов, должны иметь сенсорные устройства для определения типа элемента и применения соответствующего профиля зарядки.

Обратите внимание, , что для автомобильных аккумуляторов время зарядки может быть ограничено доступной мощностью, а не характеристиками аккумулятора. Внутренние кольцевые главные цепи на 13 А могут выдавать только 3 кВт. Таким образом, при условии отсутствия потери эффективности в зарядном устройстве, десятичасовая зарядка потребляет максимум 30 кВт · ч энергии.Достаточно примерно на 100 миль. Сравните это с заправкой автомобиля бензином.

Требуется около 3 минут, чтобы поместить в бак достаточно химической энергии, чтобы обеспечить 90 кВт / ч механической энергии, достаточной для того, чтобы автомобиль проехал 300 миль. Подача 90 кВт / ч электроэнергии в батарею за 3 минуты было бы эквивалентно скорости зарядки 1,8 мегаватт !!

Способы прекращения начисления

В следующей таблице приведены методы прекращения зарядки для популярных аккумуляторов.Это объясняется в разделе ниже.

TCO = отключение по температуре

Delta TCO = Превышение температуры окружающей среды

I min = минимальный ток

Методы контроля заряда

Было разработано множество различных схем зарядки и оконечной нагрузки для разного химического состава и различных приложений.Ниже приведены наиболее распространенные из них.

Управляемая зарядка

Обычная (медленная) зарядка

• Полупостоянный ток Просто и экономично. Самый популярный. Поэтому при слабом токе тепло не выделяется, а происходит медленно, обычно от 5 до 15 часов. Скорость заряда 0,1C. Подходит для Nicads
• Управляемая таймером Система заряда Простая и экономичная.Надежнее, чем полупостоянный ток. Использует таймер IC. Зарядки со скоростью 0,2 ° C в течение заданного периода времени с последующей подзарядкой 0,05 ° C. Избегайте постоянного перезапуска таймера, вставляя и вынимая аккумулятор из зарядного устройства, поскольку это снизит его эффективность. Рекомендуется установка абсолютного отсечки температуры. Подходит для аккумуляторов Nicad и NiMH.

Быстрая зарядка (1-2 часа)

• Отрицательный треугольник V (NDV) Система отсечки заряда

Это самый популярный способ быстрой зарядки для Nicads.

Батареи заряжаются постоянным током со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Напряжение аккумулятора повышается по мере того, как зарядка достигает пика при полной зарядке, а затем падает. Это падение напряжения, -delta V, связано с поляризацией или накоплением кислорода внутри элемента, которое начинает происходить, когда элемент полностью заряжен. В этот момент элемент попадает в зону опасности перезаряда, и температура начинает быстро расти, поскольку химические изменения завершены, и избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.Падение напряжения происходит независимо от уровня разряда или температуры окружающей среды, и поэтому его можно обнаружить и использовать для определения пика и, следовательно, для отключения зарядного устройства, когда аккумулятор полностью заряжен, или переключения на непрерывный заряд.

Этот метод не подходит для зарядных токов менее 0,5 C, так как дельта V становится трудно обнаружить. Ложная дельта V может возникнуть в начале заряда при чрезмерно разряженных элементах. Это преодолевается с помощью таймера, который задерживает обнаружение дельты V в достаточной степени, чтобы избежать проблемы.Свинцово-кислотные аккумуляторы не демонстрируют падения напряжения после завершения зарядки, поэтому этот метод зарядки не подходит для аккумуляторов SLA.

• dT / dt Система зарядки Никель-металл-гидридные батареи не демонстрируют такого выраженного падения напряжения NDV, когда они достигают конца цикла зарядки, как это видно на графике выше, и поэтому метод отключения NDV не является надежным для завершения NiMH заряжать.Вместо этого зарядное устройство определяет скорость увеличения температуры элемента в единицу времени. Когда достигается заданная скорость, быстрая зарядка останавливается, и метод зарядки переключается на непрерывную зарядку. Этот метод более дорогой, но позволяет избежать перезарядки и продлевает срок службы. Поскольку длительная непрерывная зарядка может повредить NiMH аккумулятор, рекомендуется использовать таймер для регулирования общего времени зарядки.
• Постоянный ток Система заряда с постоянным напряжением (CC / CV) .Используется для зарядки литиевых и некоторых других батарей, которые могут быть повреждены при превышении верхнего предела напряжения. Указанная производителем скорость зарядки при постоянном токе — это максимальная скорость зарядки, которую батарея может выдержать без ее повреждения. Необходимы особые меры предосторожности, чтобы максимально увеличить скорость зарядки и обеспечить полную зарядку аккумулятора, в то же время избегая перезарядки. По этой причине рекомендуется переключать метод зарядки на постоянное напряжение до того, как напряжение элемента достигнет своего верхнего предела.Обратите внимание, что это означает, что зарядные устройства для литий-ионных элементов должны быть способны контролировать как зарядный ток, так и напряжение аккумулятора.

Чтобы поддерживать заданную скорость зарядки постоянного тока, зарядное напряжение должно увеличиваться синхронно с напряжением элемента, чтобы преодолеть обратную ЭДС элемента по мере его зарядки. Это происходит довольно быстро в режиме постоянного тока до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел напряжения элемента, после чего зарядное напряжение поддерживается на этом уровне, известном как плавающий уровень, во время режима постоянного напряжения.В течение этого периода постоянного напряжения ток уменьшается до тонкой струйки по мере того, как заряд приближается к завершению. Отключение происходит при достижении заданной минимальной точки тока, которая указывает на полный заряд. См. Также Литиевые батареи — Зарядка и производство батарей — Формирование.

Примечание 1 : Когда указаны скорости быстрой зарядки , они обычно относятся к режиму постоянного тока.В зависимости от химического состава ячейки этот период может составлять от 60% до 80% времени до полной зарядки. Эти значения не следует экстраполировать для оценки времени полной зарядки аккумулятора, поскольку скорость зарядки быстро падает в течение периода постоянного напряжения.

Примечание 2: Поскольку невозможно заряжать литиевые батареи со скоростью зарядки C, указанной производителями, в течение всего времени зарядки, также невозможно оценить время зарядки полностью разряженной батареи, просто разделив Емкость аккумулятора в ампер-часах с указанной скоростью зарядки C, так как эта скорость изменяется во время процесса зарядки.Следующее уравнение, однако, дает разумное приближение времени для полной зарядки разряженной батареи при использовании стандартного метода зарядки CC / CV:

Время зарядки (ч) = 1,3 * (емкость аккумулятора в Ач) / (ток зарядки в режиме CC)

• Управляемая напряжением система заряда. Быстрая зарядка со скоростью от 0,5 до 1,0 С. Зарядное устройство выключилось или переключилось на непрерывный заряд при достижении заданного напряжения.Следует комбинировать с датчиками температуры в батарее, чтобы избежать перезаряда или теплового разгона.
  
• В — Система заряда с конусным регулированием Аналогично системе с контролем напряжения. Как только заданное напряжение достигнуто, ток быстрой зарядки постепенно уменьшается за счет снижения напряжения питания, а затем переключается на непрерывный заряд. Подходит для аккумуляторов SLA, позволяет безопасно достичь более высокого уровня заряда. (См. Также ток конуса ниже)
• Таймер отказоустойчивости

  Ограничивает ток заряда, который может протекать, чтобы удвоить емкость элемента.Например, для элемента емкостью 600 мАч ограничьте заряд до 1200 мАч. В крайнем случае, если отключение не достигнуто другими способами.

• Предварительная зарядка

В качестве меры предосторожности для аккумуляторов большой емкости часто используется предварительная зарядка. Цикл зарядки инициируется низким током. Если нет соответствующего повышения напряжения батареи, это указывает на возможное короткое замыкание в батарее.

• Интеллектуальная система зарядки
  Интеллектуальные системы зарядки объединяют системы управления в зарядном устройстве с электроникой в ​​батарее, что позволяет более точно контролировать процесс зарядки. Преимущества — более быстрая и безопасная зарядка и более длительный срок службы аккумулятора. Такая система описана в разделе «Системы управления батареями».

Примечание

Большинство зарядных устройств, поставляемых с устройствами бытовой электроники, такими как мобильные телефоны и портативные компьютеры, просто обеспечивают постоянный источник напряжения.Требуемый профиль напряжения и тока для зарядки аккумулятора обеспечивается (или должен предоставляться) от электронных схем, либо внутри самого устройства, либо внутри аккумуляторной батареи, а не зарядным устройством. Это обеспечивает гибкость при выборе зарядных устройств, а также служит для защиты устройства от потенциального повреждения из-за использования неподходящих зарядных устройств.

Измерение напряжения

Для простоты во время зарядки напряжение аккумулятора обычно измеряется на проводах зарядного устройства.Однако для сильноточных зарядных устройств может наблюдаться значительное падение напряжения на проводах зарядного устройства, что приводит к недооценке истинного напряжения батареи и, как следствие, к недозаряду батареи, если напряжение батареи используется в качестве триггера отключения. Решение состоит в том, чтобы измерить напряжение с помощью отдельной пары проводов, подключенных непосредственно к клеммам аккумулятора. Поскольку вольтметр имеет высокое внутреннее сопротивление, падение напряжения на выводах вольтметра будет минимальным, и показания будут более точными.Этот метод называется соединением Кельвина. См. Также DC Testing.

Типы зарядных устройств

обычно включают в себя некоторую форму регулирования напряжения для управления зарядным напряжением, подаваемым на аккумулятор. Выбор технологии зарядного устройства обычно зависит от цены и качества. Ниже приведены некоторые примеры:

• Регулятор режима переключения (Switcher) — Использует широтно-импульсную модуляцию для управления напряжением.Низкое рассеивание мощности при больших колебаниях входного напряжения и напряжения батареи. Более эффективен, чем линейные регуляторы, но более сложен.
  Требуется большой пассивный выходной фильтр LC (катушка индуктивности и конденсатор) для сглаживания импульсной формы волны. Размер компонента зависит от текущей пропускной способности, но может быть уменьшен за счет использования более высокой частоты переключения, обычно от 50 кГц до 500 кГц., Поскольку размер требуемых трансформаторов, катушек индуктивности и конденсаторов обратно пропорционален рабочей частоте.
  Коммутация сильных токов вызывает электромагнитные помехи и электрические помехи.
• Регулятор серии (линейный) — Менее сложный, но с большими потерями — требуется радиатор для отвода тепла в последовательном транзисторе с понижением напряжения, который компенсирует разницу между напряжением питания и выходным напряжением. Весь ток нагрузки проходит через регулирующий транзистор, который, следовательно, должен быть устройством большой мощности. Поскольку нет переключения, он обеспечивает чистый постоянный ток и не требует выходного фильтра.По той же причине конструкция не страдает проблемой излучаемых и кондуктивных выбросов и электрических шумов. Это делает его подходящим для малошумных беспроводных и радио приложений.
  С меньшим количеством компонентов они также меньше.
• Шунтирующий регулятор — Шунтирующие регуляторы широко используются в фотоэлектрических системах, поскольку они относительно дешевы в сборке и просты в конструкции. Ток зарядки контролируется переключателем или транзистором, подключенным параллельно фотоэлектрической панели и аккумуляторной батарее.Перезаряд батареи предотвращается за счет короткого замыкания (шунтирования) выхода PV через транзистор, когда напряжение достигает заданного предела. Если напряжение батареи превышает напряжение питания фотоэлектрической батареи, шунт также защитит фотоэлектрическую панель от повреждения из-за обратного напряжения, разряжая батарею через шунт. Регуляторы серии обычно обладают лучшими характеристиками контроля и заряда.
• Понижающий регулятор Импульсный регулятор, который включает понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный.У них высокий КПД и низкие тепловые потери. Они могут выдерживать высокие выходные токи и генерировать меньше радиопомех, чем обычный импульсный стабилизатор. Простая бестрансформаторная конструкция с низким коммутационным напряжением и небольшим выходным фильтром.
• Импульсное зарядное устройство . Использует последовательный транзистор, который также можно переключать. При низком напряжении батареи транзистор остается включенным и проводит ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи приближается к желаемому регулирующему напряжению, последовательный транзистор подает импульс входного тока для поддержания желаемого напряжения.Поскольку он действует как импульсный источник питания в течение части цикла, он рассеивает меньше тепла, а поскольку он действует как линейный источник питания в течение части времени, выходные фильтры могут быть меньше. Импульсный режим позволяет аккумулятору стабилизироваться (восстанавливаться) с небольшими приращениями заряда при прогрессивно высоких уровнях заряда во время зарядки. В периоды покоя поляризация клетки снижается. Этот процесс обеспечивает более быструю зарядку, чем это возможно при одной продолжительной зарядке высокого уровня, которая может повредить аккумулятор, поскольку не позволяет постепенно стабилизировать активные химические вещества во время зарядки.Импульсные зарядные устройства обычно нуждаются в ограничении тока на входе источника по соображениям безопасности, что увеличивает стоимость.
• Зарядное устройство универсальной последовательной шины (USB)

Спецификация USB была разработана группой производителей компьютеров и периферийных устройств для замены множества патентованных стандартов механических и электрических соединений для передачи данных между компьютерами и внешними устройствами. Он включал двухпроводное соединение для передачи данных, линию заземления и линию питания 5 В, обеспечиваемую главным устройством (компьютером), которая была доступна для питания внешних устройств.Неправильное использование порта USB заключалось в том, чтобы обеспечить источник 5 В не только для непосредственного питания периферийных устройств, но и для зарядки любых батарей, установленных в этих внешних устройствах. В этом случае само периферийное устройство должно включать в себя необходимую схему управления зарядом для защиты аккумулятора. Исходный стандарт USB определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с и максимальный ток зарядки 500 мА.

Питание всегда передается от хоста к устройству, но данные могут передаваться в обоих направлениях.По этой причине разъем USB-хоста механически отличается от разъема устройства USB, и поэтому кабели USB имеют разные разъемы на каждом конце. Это предотвращает подключение любого 5-вольтового соединения от внешнего источника USB к главному компьютеру и, таким образом, возможное повреждение хост-машины.

Последующие обновления увеличили стандартную скорость передачи данных до 5 Гбит / с, а доступный ток — до 900 мА. Однако популярность подключения USB привела к появлению множества нестандартных вариантов, в частности, к использованию разъема USB для обеспечения чистого источника питания без соответствующего подключения для передачи данных.В таких случаях порт USB может просто включать в себя регулятор напряжения для подачи 5 В от автомобильной шины питания 12 В или выпрямитель и регулятор для подачи 5 В постоянного тока от сети переменного тока 110 или 240 В с выходными токами до 2100 мА. В обоих случаях устройство, принимающее питание, должно обеспечивать необходимый контроль заряда. Источники питания USB с питанием от сети, часто известные как «глупые» зарядные устройства USB, могут быть встроены в корпус сетевых вилок или в отдельные розетки USB в настенных розетках переменного тока.

См. Дополнительную информацию о USB-соединениях в разделе, посвященном шинам передачи данных от батарей.

• Индуктивная зарядка

Индуктивная зарядка не относится к процессу зарядки самой батареи. Имеется в виду конструкция зарядного устройства. По сути, входная сторона зарядного устройства, часть, подключенная к сети переменного тока, состоит из трансформатора, который разделен на две части. Первичная обмотка трансформатора размещена в блоке, подключенном к сети переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора размещена в том же герметичном блоке, который содержит аккумулятор вместе с остальной частью обычной электроники зарядного устройства.Это позволяет заряжать аккумулятор без физического подключения к сети и без обнажения каких-либо контактов, которые могут вызвать поражение электрическим током пользователя.

Примером малой мощности является электрическая зубная щетка. Зубная щетка и зарядная база образуют трансформатор, состоящий из двух частей: первичная индукционная катушка находится в основании, а вторичная индукционная катушка и электроника содержатся в зубной щетке.Когда зубная щетка помещается в основание, создается полный трансформатор, и индуцированный ток во вторичной катушке заряжает аккумулятор. При использовании прибор полностью отключен от электросети, а поскольку аккумуляторный блок находится в герметичном отсеке, зубную щетку можно безопасно погружать в воду.

Техника также используется для зарядки имплантатов медицинских батарей.

Примером высокой мощности является система зарядки, используемая для электромобилей.По концепции аналогична зубной щетке, но в большем масштабе, это также бесконтактная система. Индукционная катушка в электромобиле принимает ток от индукционной катушки в полу гаража и заряжает автомобиль в течение ночи. Чтобы оптимизировать эффективность системы, воздушный зазор между статической катушкой и съемной катушкой можно уменьшить, опуская приемную катушку во время зарядки, и транспортное средство должно быть точно размещено над зарядным устройством.

Аналогичная система использовалась для электрических автобусов, которые принимают ток от индукционных катушек, встроенных под каждой автобусной остановкой, что позволяет увеличить дальность действия автобуса или, наоборот, для одного и того же маршрута могут быть указаны батареи меньшего размера.Еще одно преимущество этой системы заключается в том, что если заряд батареи постоянно пополняется, глубина разряда может быть минимизирована, а это приводит к увеличению срока службы. Как показано в разделе «Срок службы батареи», время цикла увеличивается экспоненциально по мере уменьшения глубины разряда.

Более простая и менее дорогая альтернатива этой возможности зарядки состоит в том, что транспортное средство создает токопроводящую связь с электрическими контактами на подвесном портале на каждой автобусной остановке.

Также были внесены предложения по установке сетки индуктивных зарядных катушек под поверхностью вдоль дорог общего пользования, чтобы позволить транспортным средствам собирать заряд во время движения, однако практических примеров еще не было установлено.

• Зарядные станции для электромобилей

Подробнее о специализированных зарядных устройствах высокой мощности, используемых для электромобилей, см. В разделе «Инфраструктура для зарядки электромобилей».

Источники питания зарядного устройства

При указании зарядного устройства также необходимо указать источник, от которого зарядное устройство получает свою мощность, его доступность, а также его напряжение и диапазон мощности. Следует также учитывать потери эффективности зарядного устройства, особенно для зарядных устройств большой мощности, где величина потерь может быть значительной. Ниже приведены некоторые примеры.

Управляемая зарядка

Простота размещения и управления.

• Сеть переменного тока

Многие портативные зарядные устройства малой мощности для небольших электроприборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, должны работать на международных рынках. Поэтому они имеют автоматическое определение напряжения сети и, в особых случаях, частоты сети с автоматическим переключением на соответствующую входную цепь.

Для более мощных приложений могут потребоваться специальные меры. Мощность однофазной сети обычно ограничивается примерно 3 кВт. Трехфазное питание может потребоваться для зарядки аккумуляторов большой емкости (более 20 кВтч), например, используемых в электромобилях, которые могут потребовать скорости зарядки более 3 кВт для достижения разумного времени зарядки.

• Регулируемый источник питания постоянного тока

Может поставляться установками специального назначения, такими как передвижное генерирующее оборудование для индивидуальных приложений.

• Специальные зарядные устройства

Портативные источники, например солнечные батареи.

Возможность зарядки

Зарядка с возможностью подзарядки — это зарядка аккумулятора при наличии питания или между частичными разрядами, а не ожидание полной разрядки аккумулятора. Он используется с батареями в циклическом режиме и в приложениях, когда энергия доступна только с перерывами.

Доступность энергии и уровни мощности могут сильно различаться. Для защиты аккумулятора от перенапряжения необходима специальная управляющая электроника. Избегая полной разрядки аккумулятора, можно увеличить срок службы.

Доступность влияет на спецификацию аккумулятора, а также на зарядное устройство.

Типичные области применения: —

• Бортовые автомобильные зарядные устройства (Генераторы, рекуперативное торможение)
• Зарядные устройства индукционные (в местах остановки транспортных средств)

Механическая зарядка

Это применимо только к определенному химическому составу клеток.Это не зарядное устройство в обычном понимании этого слова. Механическая зарядка используется в некоторых батареях большой мощности, таких как батареи Flow и воздушно-цинковые батареи. Цинково-воздушные батареи заряжаются заменой цинковых электродов. Аккумуляторы Flow можно перезарядить, заменив электролит.

Механическая зарядка выполняется за считанные минуты. Это намного быстрее, чем длительное время зарядки, связанное с традиционной электрохимией обратимых ячеек, которое может занять несколько часов.Поэтому воздушно-цинковые батареи использовались для питания электрических автобусов, чтобы решить проблему чрезмерного времени зарядки.

Производительность зарядного устройства

Тип аккумулятора и приложение, в котором он используется, устанавливают требования к характеристикам, которым должно соответствовать зарядное устройство.

• Чистота выходного напряжения

Зарядное устройство должно обеспечивать чистое регулируемое выходное напряжение с жесткими ограничениями на выбросы, пульсации, шум и радиочастотные помехи (RFI), которые могут вызвать проблемы для аккумулятора или цепей, в которых оно используется.

Для приложений с большой мощностью производительность зарядки может быть ограничена конструкцией зарядного устройства.

• КПД

При зарядке аккумуляторов большой мощности потери энергии в зарядном устройстве могут значительно увеличить время зарядки и эксплуатационные расходы приложения. Типичный КПД зарядного устройства составляет около 90%, отсюда и необходимость в эффективных конструкциях.

• Пусковой ток

При первоначальном включении зарядного устройства на разряженную батарею пусковой ток может быть значительно выше, чем максимальный указанный зарядный ток. Следовательно, зарядное устройство должно быть рассчитано либо на передачу, либо на ограничение этого импульса тока.

• Коэффициент мощности

Это также может быть важным фактором для зарядных устройств большой мощности.